全英文課程“惡臭污染生物控制”教學(xué)改革初探

丁 穎，朱維琴，和苗苗，倪偉敏，張杭君

（杭州師范大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 311121）

引言

近年來，全球惡臭擾民事件頻發(fā)，惡臭的評價(jià)、分析和治理成為當(dāng)前的熱點(diǎn)研究課題。應(yīng)惡臭污染控制市場的要求，杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院環(huán)境工程系在2013版培養(yǎng)方案中增設(shè)了“惡臭污染生物控制”全英文特色專業(yè)必修課程，重點(diǎn)介紹了惡臭污染生物控制的技術(shù)原理、生物相、反應(yīng)器、填料選擇、案例研究及最新科研動態(tài)。該課程是環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)核心知識體系的重要組成部分，其教學(xué)旨在使學(xué)生了解惡臭污染生物控制的基本知識，具有常見惡臭污染生物控制的設(shè)計(jì)能力。

由于該課程涉及的專業(yè)基礎(chǔ)課程多，但學(xué)時(shí)較少（16學(xué)時(shí)），且是全英文大班授課方式，產(chǎn)生了教學(xué)信息量多和計(jì)劃學(xué)時(shí)少的矛盾，課程教學(xué)內(nèi)容和模式亟待豐富與完善。同時(shí)，由于學(xué)生的自主性和研究性學(xué)習(xí)不夠，部分英語基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生在相關(guān)專業(yè)知識的接收、消化和吸收上有一定的障礙。此外，大班授課的方式較易忽視學(xué)生獲得知識的潛在性、理解知識的差異性和發(fā)展知識的創(chuàng)造性，因此，必須發(fā)揮學(xué)生的自主性，引導(dǎo)其更有效率的學(xué)習(xí)。教師要想在有限的課堂教學(xué)學(xué)時(shí)內(nèi)提高教學(xué)效果，必須對現(xiàn)有的教學(xué)手段和教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)，摸索出更好的專業(yè)課堂教學(xué)模式。

翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新型教學(xué)形式，給傳統(tǒng)課堂教學(xué)帶來了極大的沖擊和影響。近年來，翻轉(zhuǎn)課堂的理論與實(shí)踐研究同步推進(jìn)，已被世界各國教育機(jī)構(gòu)采用和實(shí)施。當(dāng)前國內(nèi)外研究重心主要是翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵與本質(zhì)研究和實(shí)踐研究。國內(nèi)較多關(guān)注其應(yīng)用模式的研究，致力于提出和應(yīng)用具體可行的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式；國外更多的是關(guān)注其支持體系的研究，比如教學(xué)設(shè)計(jì)、改革、實(shí)踐和信息技術(shù)的發(fā)展等對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的影響，更注重學(xué)生在課堂中的實(shí)際體驗(yàn)［1］。信息技術(shù)支持下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式充分肯定了課前視頻學(xué)習(xí)所帶來的課堂解放與學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，只是在如何銜接課前與課堂、如何更好地提升課前視頻學(xué)習(xí)效果與課內(nèi)互動質(zhì)量的問題上，學(xué)者還在不斷探索與實(shí)踐［2］。此外，關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)質(zhì)量評價(jià)研究還處在起步階段，以評價(jià)體系的討論和構(gòu)建為主，實(shí)踐應(yīng)用尚不豐富，需要繼續(xù)從教師“教”與學(xué)生“學(xué)”的角度綜合考慮，構(gòu)建系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)質(zhì)量評價(jià)體系，并用于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)實(shí)踐。

本文的教改工作立足于“惡臭污染生物控制”課程教學(xué)，通過創(chuàng)建該課程的教育教學(xué)資源和教學(xué)設(shè)計(jì)，構(gòu)建了基于學(xué)校慕課平臺的數(shù)字化教學(xué)環(huán)境和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，把傳統(tǒng)的“教師課堂講解+學(xué)生課后作業(yè)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤罢n前知識傳授—課內(nèi)知識內(nèi)化—課后教學(xué)評價(jià)”，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和解決問題的能力，以期為高校環(huán)境工程專業(yè)構(gòu)建與惡臭污染治理相關(guān)的課程及其教學(xué)改革提供模板和借鑒。

一、教學(xué)模式改革流程設(shè)計(jì)

縱觀已有翻轉(zhuǎn)課堂的研究案例，其基本教學(xué)流程是“學(xué)生提前看材料—做練習(xí)—教師指導(dǎo)—總結(jié)提升”［3］。針對“惡臭污染生物控制”教學(xué)大綱的要求，并結(jié)合教學(xué)平臺，我們設(shè)計(jì)了基于慕課平臺和實(shí)踐翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式改革，其具體流程如圖1所示。教學(xué)改革的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。

圖1 基于慕課平臺和實(shí)踐翻轉(zhuǎn)課堂的“惡臭污染生物控制”教學(xué)流程

（一）完善“惡臭污染生物控制”課程的翻轉(zhuǎn)課堂教育教學(xué)資源

教師完善全英文教材自編講義和教案，內(nèi)容涉及惡臭污染生物控制技術(shù)理論、案例研究及最新科研動態(tài)，錄制支持翻轉(zhuǎn)課堂的微課教學(xué)視頻，制定“學(xué)生自主學(xué)習(xí)任務(wù)單”，幫助學(xué)生明確課前自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容、目標(biāo)和方法，結(jié)合微課內(nèi)容設(shè)置相關(guān)練習(xí)，以鞏固學(xué)生對知識點(diǎn)的理解和掌握。

（二）創(chuàng)設(shè)基于學(xué)校慕課平臺的“惡臭污染生物控制”課程數(shù)字化教學(xué)環(huán)境

教師在學(xué)校的慕課平臺上開放共享微課教學(xué)視頻和其他教學(xué)資料，為翻轉(zhuǎn)課堂提供教學(xué)保障。學(xué)生在“學(xué)習(xí)任務(wù)單”的指引下，利用學(xué)校慕課平臺或?qū)W習(xí)通開展自學(xué)、分組合作學(xué)習(xí)和討論，完成課前練習(xí)，為課堂教學(xué)打好基礎(chǔ)。在課堂上，學(xué)生將課前自學(xué)中遇到的問題反饋給教師。

（三）構(gòu)建“惡臭污染生物控制”課程翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式

教師收集學(xué)生在自學(xué)時(shí)遇到的問題，設(shè)計(jì)課堂教學(xué)方案，課堂答疑解惑，挖掘內(nèi)容體系，引導(dǎo)學(xué)生深入理解惡臭污染生物控制的技術(shù)、原理與設(shè)備；引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論，教師總結(jié)升華，凝練知識點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生的知識內(nèi)化。

（四）建立“惡臭污染生物控制”課程翻轉(zhuǎn)課堂課后教學(xué)評價(jià)體系

在翻轉(zhuǎn)課堂中，學(xué)生成為學(xué)習(xí)主體，翻轉(zhuǎn)課堂模式下的評價(jià)體系由師生共同完成，以教師評價(jià)為主、學(xué)生評價(jià)為輔，建立教師個(gè)人評價(jià)、學(xué)生團(tuán)隊(duì)評價(jià)、學(xué)生自我評價(jià)相結(jié)合的多元評價(jià)體系。

二、教學(xué)模式改革實(shí)施過程

（一）課前知識傳授階段

1.教材是教學(xué)的載體［4-6］。全英文課程以Shareefdeen Z.和Singh A.主 編 的Biotechnology for Odor and Air Pollution Control，以 及Kennes C.和Veiga M.C.主編的Bioreactors for Waste Gas Treatment為藍(lán)本與綱要，教師自編講義，設(shè)置了6 章內(nèi)容，包括Chapter 1: VOCs and Odor Definition；Chapter 2: Methods for Odor Control；Chapter 3: Types of Bioreactors；Chapter 4: Biofilter Technology；Chapter 5: Biotrickling Filter Technology和Chapter 6: Future Prospects of Biotechnology for Odor Control。同時(shí)，教師制作、修改并完善了適用于學(xué)生自主學(xué)習(xí)的課件，將其與講義、英文參考書的電子版一并上傳至學(xué)校的慕課平臺。

2.教師提前錄制好微課教學(xué)視頻，在學(xué)校的慕課平臺上開放共享，每個(gè)視頻的時(shí)長控制在10分鐘以內(nèi)；教師根據(jù)講義、課件和微課教學(xué)視頻的教學(xué)內(nèi)容，分別制定每個(gè)章節(jié)的學(xué)生自主學(xué)習(xí)任務(wù)單，提前一周發(fā)給學(xué)生，并提出自主學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)內(nèi)容，推薦學(xué)習(xí)方法，布置若干個(gè)課前練習(xí)思考題。翻轉(zhuǎn)課堂強(qiáng)調(diào)的是以學(xué)生為主，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，所以課前預(yù)習(xí)是學(xué)生非常重要的學(xué)習(xí)任務(wù)［7］。學(xué)生在課前根據(jù)自主學(xué)習(xí)任務(wù)單，在學(xué)校的慕課平臺或手機(jī)學(xué)習(xí)通等App上，有針對性地觀看微課教學(xué)視頻，邊看邊思考，如有問題記錄下來，通過反復(fù)觀看講義、課件和教學(xué)視頻，解除疑問，開展個(gè)人或分組合作學(xué)習(xí)和討論，完成課前練習(xí)，為課堂教學(xué)打好基礎(chǔ)。學(xué)生3～4人為一個(gè)學(xué)習(xí)小組，每個(gè)學(xué)生歸納記錄在自學(xué)過程中遇到的問題并匯總給小組長，小組長負(fù)責(zé)將問題反饋給教師。教師收集學(xué)生在自學(xué)過程中遇到的問題，在課堂上對共性問題進(jìn)行講解，完成課堂教學(xué)方案，制作、修改并完善適用于翻轉(zhuǎn)課堂的課件。

（二）課內(nèi)知識內(nèi)化階段

翻轉(zhuǎn)課堂是為了幫助學(xué)生更好地進(jìn)行知識的遷移和內(nèi)化，要求教師準(zhǔn)確把握本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，以及重點(diǎn)和難點(diǎn)，摸清學(xué)生的課前學(xué)習(xí)情況，再選擇合適的課堂組織形式［8］。

針對“惡臭污染生物控制”全英文課程的特點(diǎn)，采用以下三種組織形式：（1）教師針對學(xué)生在課前自學(xué)過程中產(chǎn)生的共性問題，先引導(dǎo)和啟發(fā)不同組之間進(jìn)行解答和研討，教師進(jìn)行糾錯(cuò)答疑和歸納總結(jié)，提煉出要點(diǎn)，確保每個(gè)學(xué)生完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。比如，重點(diǎn)解讀惡臭污染控制的物理、化學(xué)、生物學(xué)方法及原理，區(qū)分不同控制技術(shù)的適用范圍和選擇依據(jù)。（2）引導(dǎo)學(xué)生完成一些難度較高的練習(xí)題，拓展基礎(chǔ)知識。題型包括連線配對、縮略詞解釋、判斷、簡答、計(jì)算等，旨在挖掘內(nèi)容體系，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論，教師總結(jié)升華，凝練知識點(diǎn)。比如，引導(dǎo)學(xué)生深入理解惡臭污染生物控制的技術(shù)、原理與設(shè)備，掌握惡臭生物處理系統(tǒng)的EBRT、VL、ML、EC和%R等參數(shù)的計(jì)算方法。（3）在學(xué)習(xí)了惡臭污染生物控制反應(yīng)器基本類型的內(nèi)容后，布置以小組為單位進(jìn)行文獻(xiàn)匯報(bào)（英文匯報(bào)）的任務(wù)，分3～4周完成匯報(bào)，每次2～3個(gè)組，每組約10分鐘，并設(shè)立提問環(huán)節(jié)，讓學(xué)生進(jìn)行互動研討，增強(qiáng)緊跟科學(xué)發(fā)展前沿的意識，培養(yǎng)科技文獻(xiàn)的閱讀能力、語言表達(dá)能力、自我展示能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。由教師和學(xué)生代表從完整性（30%）、理解深刻度（20%）、語言能力（20%）、表現(xiàn)力（10%）、PPT美觀度（10%）、時(shí)間控制（10%）等方面共同打分，教師和學(xué)生的分值各占50%。

課程的實(shí)施實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)轉(zhuǎn)變：一是學(xué)生由被動接受轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí)，學(xué)生有了更多的主動權(quán)；二是教師由傳遞知識轉(zhuǎn)為答疑解惑，成了真正的引路人［9］。教師有針對性地答疑解惑，并引導(dǎo)學(xué)生分組討論、協(xié)作學(xué)習(xí)，完成對知識的內(nèi)化。

（三）課后教學(xué)評價(jià)階段

課程考核包括線上考核（25%）、線下平時(shí)考核（25%）和期末考核（50%）三個(gè)部分。線上考核包括微課觀看時(shí)間（10%）、在線學(xué)習(xí)和討論（5%）、線上作業(yè)完成情況（10%）等，以課程平臺提供在線記錄的方式進(jìn)行考核。線下平時(shí)考核從學(xué)生出勤和翻轉(zhuǎn)課堂中的討論交流表現(xiàn)（10%）、小組文獻(xiàn)匯報(bào)（15%）等方面評定。考慮到全英文課程的學(xué)習(xí)難度較高，其期末考核采取開卷考試的方式進(jìn)行。通過期末考核促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，同時(shí)有助于教師及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整課程結(jié)構(gòu)，提升教學(xué)效果［10］。

經(jīng)過一學(xué)期的翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐，教師發(fā)放了調(diào)查問卷，調(diào)查了學(xué)生對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的總體看法、對教學(xué)任務(wù)的評價(jià)和對教學(xué)活動實(shí)施的看法。調(diào)查問卷的有效回收率是100%。問卷調(diào)查結(jié)果顯示，絕大部分學(xué)生都給予了積極評價(jià)。其中，對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改革表示滿意并認(rèn)為能提升學(xué)習(xí)興趣的學(xué)生占比82.6%，認(rèn)為該改革能有效提升自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)主動性的學(xué)生占比95.7%，認(rèn)為能提高學(xué)習(xí)效率的學(xué)生占比91.3%，認(rèn)為能增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識的學(xué)生占比78.3%。同時(shí)，65.2%的學(xué)生認(rèn)為課程任務(wù)具有較高或非常高的難度，78.3%的學(xué)生能按時(shí)完成課前預(yù)習(xí)任務(wù)，82.6%的學(xué)生認(rèn)為自主學(xué)習(xí)視頻是有用的，95.7%的學(xué)生認(rèn)為預(yù)習(xí)任務(wù)和課后作業(yè)設(shè)置合理并能按時(shí)完成課后作業(yè)。此外，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實(shí)施十分成功，95.7%的學(xué)生認(rèn)為教學(xué)平臺的欄目設(shè)置合理；91.3%的學(xué)生認(rèn)為師生交流的形式合適，同時(shí)學(xué)習(xí)效果滿意度高；87%的學(xué)生具有良好的交流與協(xié)作能力，同時(shí)課上參與度高；100%的學(xué)生認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)氣氛良好。

結(jié)語

翻轉(zhuǎn)課堂在我校環(huán)境工程專業(yè)的“惡臭污染生物控制”全英文課程中的應(yīng)用是對該門課程教學(xué)模式的革新。從筆者教改初探的效果來看，學(xué)生能積極主動地參與教學(xué)活動，活躍了課堂氣氛，提高了課堂效率，踐行了“以學(xué)生為中心”的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理念。但在探索過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，如教師制作課前微課視頻及備課的工作量加大；翻轉(zhuǎn)課堂的全英文課程對英語基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生來說加大了學(xué)習(xí)難度，學(xué)生反映學(xué)習(xí)內(nèi)容較多，但課時(shí)較少，并且有些小組成員在小組文獻(xiàn)匯報(bào)活動中的參與度不高；等等。這些問題都需要教師在未來的教學(xué)中不斷探索并改善，以期實(shí)現(xiàn)更好的教學(xué)效果，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、分析解決問題的能力及專業(yè)英語應(yīng)用能力，使翻轉(zhuǎn)課堂成為提高“惡臭污染生物控制”全英文課程教學(xué)質(zhì)量的行之有效的教學(xué)模式，為培養(yǎng)環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域的科研型、應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。